工藝設(shè)計方法

1、1.1計算BOD-污泥負荷（Ns）BOD-污泥負荷是CASS工藝的主要設(shè)計參數(shù)，其計算公式為： （1）式中： NsBOD-污泥負荷，kgBOD5/(kgMLSS·d)，生活污水取0.050.1kgBOD5/(kgMLSS·d)，工業(yè)廢水需參考相關(guān)資料或通過試驗確定； K2有機基質(zhì)降解速率常數(shù)，L/(mg·d)； Se混合液中殘存的有機物濃度，mg/L；有機質(zhì)降解率，； 混合液中揮發(fā)性懸浮固體濃度與總懸浮固體濃度的比值，一般在生活污水中，0.75。 （2）式中： MLVSS混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度，mg/L； MLSS混合液懸浮固體濃度，mg/L；1.2 CASS池

2、容積計算CASS池容積采用BOD-污泥負荷進行計算，計算公式為： （3）式中：VCASS池總有效容積，m3； Q污水日流量，m3/d； Sa、Se進水有機物濃度和混合液中殘存的有機物濃度，mg/L；X混合液污泥濃度（MLSS），mg/L； NsBOD-污泥負荷，kgBOD5/(kgMLSS·d)； 混合液中揮發(fā)性懸浮固體濃度與總懸浮固體濃度的比值。1.3 容積校核 CASS池的有效容積由變動容積和固定容積組成。變動容積（V1）指池內(nèi)設(shè)計最高水位和潷水器排放最低水位之間的容積；固定容積由兩部分組成，一部分是安全容積（V2），指潷水水位和泥面之間的容積，安全容積由防止?jié)畷r污泥流失的最小

3、安全距離決定；另一部分是污泥沉淀濃縮容積（V3），指沉淀時活性污泥最高泥面至池底之間的容積。 CASS池總的有效容積： Vn1×（V1V2V3） （4）式中：VCASS池總有效容積，m3；V1變動容積，m3；V2安全容積，m3；V3污泥沉淀濃縮容積，m3；n1CASS池個數(shù)。設(shè)池內(nèi)最高液位為H（一般取35m），H由三個部分組成：HH1H2H3 （5）式中：H1池內(nèi)設(shè)計最高水位和潷水器排放最低水位之間的高度，m； H2潷水水位和泥面之間的安全距離，一般取1.52.0m；H3潷水結(jié)束時泥面的高度，m；其中： （6）式中： A單個CASS池平面面積，m2； n2一日內(nèi)循環(huán)周期數(shù)；H3H&#

4、215;X×SVI×103 （7）式中：X最高液位時混合液污泥濃度，mg/L； 污泥負荷法計算的結(jié)果，若不能滿足H2H（H1H3），則必須減少BOD-污泥負荷，增大CASS池的有效容積，直到條件滿足為止。1.4 設(shè)計方法分析從上述設(shè)計方法的描述中可以看出，現(xiàn)行的CASS工藝設(shè)計具有以下幾個方面的特點：1、設(shè)計方法簡單，設(shè)計參數(shù)單一，在傳統(tǒng)的以污泥負荷為主要設(shè)計參數(shù)的活性污泥設(shè)計法基礎(chǔ)上，采用容積進行校核，以保證潷水過程中的污泥不流失。2、設(shè)計只針對主反應(yīng)區(qū)容積，而生物選擇區(qū)容積則是按照主反應(yīng)區(qū)容積的5設(shè)計。3、污泥負荷法設(shè)計重點針對有機物質(zhì)的降解，對脫氮未加考慮，難以滿足污

5、水排放對于氮的要求，故此方法具有片面性，難以滿足高氨氮污水處理后達標(biāo)排放。2 CASS工藝設(shè)計方法改進2.1 主反應(yīng)區(qū)容積設(shè)計主反應(yīng)區(qū)設(shè)計采用泥齡法，并用污泥負荷進行校核，其設(shè)計步驟如下：1、計算硝化菌的最大比增長速率當(dāng)污水pH和DO都適合于硝化反應(yīng)進行時，計算亞硝酸菌的比增長速率公式為：（8）式中：N,max硝化菌的最大比增長速率，d-1；T硝化溫度，；2、計算穩(wěn)定運行狀態(tài)下的硝化菌比增長速率（9）式中：N硝化菌的比增長速率，d-1；N硝化出水的NH3-N濃度，mg/L；KN飽和常數(shù)，設(shè)計中一般取1.0mg/L。3、計算完成硝化反應(yīng)所需的最小泥齡 （10） 式中：最小泥齡，d；N硝化菌的比增

6、長速率，d1。4、計算泥齡設(shè)計值本處采用Lawrence和McCarty在應(yīng)用動力學(xué)理論進行生物處理過程設(shè)計時提出的安全系數(shù)（SF）概念，SF可以定義為：SF/（11）式中：設(shè)計泥齡，d；SF使生物硝化單元在pH值、溶解氧濃度不滿足要求或者進水中含有對硝化有抑制作用的有毒有害物質(zhì)時仍能保證達到設(shè)計所要求的處理效果。美國環(huán)保局建議一般取1.53.0。5、計算以VSS為基礎(chǔ)的含碳有機物（COD）的去除速率活性異養(yǎng)菌生物固體濃度X1可用下式計算： （12）式中：X1活性異養(yǎng)菌生物固體濃度，mg/L；YH異養(yǎng)菌產(chǎn)率系數(shù)，gVSS/gCOD或gVSS/gBOD； bH異養(yǎng)菌內(nèi)源代謝分解系數(shù)，d1； S0

7、進水有機物濃度，mgCOD/L或mgBOD/L； S1出水有機物濃度，mgCOD/L或mgBOD/L； 設(shè)計泥齡，d； t水力停留時間，d； 活性生物固體表觀產(chǎn)率系數(shù)，YH,NET將含碳有機物的去除速率定義為： （13）則可以得到下式：1/YH,NET·qH （14） 曝氣池混合液VSS由三部分組成：活性生物固體、微生物內(nèi)源代謝分解殘留物和吸附在活性污泥上面不能為微生物所分解的進水有機物，VSS濃度可以表示為： （15） 式中：XVSS濃度，mg/L； S基質(zhì)濃度變化，mgCOD/L或mgBOD/L； YH以VSS為基礎(chǔ)的產(chǎn)率系數(shù)，gVSS/gCOD或gVSS/gBOD； b以VSS

8、為基礎(chǔ)的活性污泥分解系數(shù)，d-1；以VSS為基礎(chǔ)的（濃度為X）的有機物去除速率可以表示為：1/YH,NET·qOBS （16）6、計算生化反應(yīng)器水力停留時間t （17）7、主反應(yīng)區(qū)容積：VNQ t （18）式中：VN主反應(yīng)區(qū)容積，m3；Q進水流量，m3/d；8、有機負荷校核有機負荷F/M：（19）式中：MLVSS/MLSS，一般取0.7。根據(jù)相關(guān)試驗結(jié)論，若F/M不在0.180.25 kgCOD/(kgMLSS·d)，則需改變泥齡，進行重新設(shè)計。10、氨氮負荷校核氨氮負荷SNR：（20）式中：N主反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生NO3-N總量TKN，mg/L。根據(jù)相關(guān)試驗結(jié)論，若SNR0.045

9、 kg NH3-N/(kgMLSS·d)，則需增大泥齡，進行重新設(shè)計。2.2 預(yù)反應(yīng)區(qū)容積設(shè)計 預(yù)反應(yīng)區(qū)的功能設(shè)計為反硝化，其設(shè)計步驟如下： 1、計算反硝化速率SDNR反硝化速率可以根據(jù)試驗結(jié)果或文獻報道值確定，也可以按下面的方法計算：溫度20時：SDNR ( 2 0) 0.3F/M0.029（21）溫度T時： SDNR (T) SDNR (2 0) ·( T- 2 0 ) (為溫度系數(shù)，一般取1.05) （22）2、缺氧池的MLVSS總量為：LAQND/ SDNR (T) （23）式中：ND反硝化去除的NO3-N，kgN/d。3、缺氧池的容積：VAN=1000LA/X （

10、24）4、缺氧池的水力停留時間：tAVAN/Q （25）5、系統(tǒng)的總泥齡： （26）2.3 反應(yīng)器尺寸的確定CASS反應(yīng)器尺寸的確定主要是確定反應(yīng)器的高度和面積，以滿足泥水分離和潷水的需要。由于預(yù)反應(yīng)區(qū)始終處于反應(yīng)狀態(tài)，不存在泥水分離的問題，且預(yù)反應(yīng)區(qū)底部通過導(dǎo)流孔與主反應(yīng)區(qū)相連，其水面高度與主反應(yīng)區(qū)平齊，因此計算出主反應(yīng)區(qū)的設(shè)計高度也同時計算出了預(yù)反應(yīng)區(qū)的水面高度。所以反應(yīng)區(qū)尺寸的確定主要是主反應(yīng)區(qū)尺寸的確定。CASS池的泥水分離和SBR相同，生物處理和泥水分離結(jié)合在CASS池主反應(yīng)區(qū)中進行，在曝氣等生物處理過程結(jié)束后，系統(tǒng)即進入沉淀分離過程。在沉淀過程初期，曝氣結(jié)束后的殘余混合能量可用于生

11、物絮凝過程，至池子趨于平靜正式開始沉淀一般持續(xù)10min左右，沉淀過程從沉淀開始后一直延續(xù)至潷水階段結(jié)束，沉淀時間為沉淀階段和潷水階段的時間總和。污泥泥面的位置則主要取決于污泥的沉降速度，污泥沉速主要與污泥濃度、SVI等因素有關(guān)，在CASS系統(tǒng)中，污泥的沉降速度vS可簡單地用下式計算：vS650/(XT×SVI) （27）式中：vS污泥沉速(m/h)；XT在最高水位時濃度(kg/m3)，為安全計，采用主反應(yīng)區(qū)中設(shè)計值 X，一般取30004200 mg/L；SVI污泥沉降指數(shù)(mL /g)。為避免在潷水過程中將活性污泥帶出系統(tǒng)，需要在潷水水位和污泥泥面之間保持一最小的安全距離HS。為保

12、持潷水水位和污泥泥面之間的最小安全距離，污泥經(jīng)沉淀和潷水階段后，其污泥沉降距離應(yīng)H+HS，期間所經(jīng)歷的實際沉淀時間為(tstd10/60)h，故可得下式：vS×(ts td 10/60)H+HS （28） 式中：H最高水位和最低水位之間的高度差，也稱潷水高度(m)，H一般不超過池子總高的40%，與潷水裝置的構(gòu)造有關(guān)，一般其值最大在2.02.2m左右；ts沉淀時間；td潷水時間。聯(lián)立式（6.47）和(6.48)即可得：（29） 式中：V周期進水體積(m3)；A池子面積(m2)；HT最高水位(m)；式中沉淀時間ts、潷水時間td可預(yù)先設(shè)定，根據(jù)水質(zhì)條件和設(shè)計經(jīng)驗可選擇一定的SVI值，安全

13、高度HS一般在0.60.9m左右。V由進水量決定，這樣式(29)中只有池子高度HT和面積A未定。根據(jù)邊界條件用試算法即可求得式(29)中的池子高度和面積。高度HT和面積A的確定方法為：先假定某一池子高度HT，用式(29)求得面積A，從而可求得潷水高度H，如潷水高度超過允許的范圍，則重新設(shè)定池子高度，重復(fù)上述過程。在求得HT和池子面積A后，即可求得最低水位HB： HBHTHHTV/A（30）最高水位時的MLSS濃度XT已知，最低水位時的MLSS濃度則可相應(yīng)求得：XBXT×HT /HB（31）最低水位時的設(shè)計MLSS濃度一般應(yīng)不大于6.0kg/m3。2.4 剩余污泥計算每日從系統(tǒng)中排出的VSS重量為L：LX (VANVN) / （32）式中：L每日從系統(tǒng)中排出的VSS重量，kg/d。2.5 需氧量計算1、BOD的去除量